摺接部材
【課題】耐溶剤性と耐摩耗性との両方に優れた摺接部材を得ること。
【解決手段】無機フィラー、及び、カーボンブラックを実質的に含有しておらず、平均粒子径が５μｍ以上１５μｍ以下の超高分子量ポリエチレン粒子を２０体積％以上６９体積％以下の割合で含むエチレン・α−オレフィン共重合体ゴム架橋物によって相手部材に摺接される摺接面が形成されており、前記エチレン・α−オレフィン共重合体ゴム架橋物が、前記超高分子量ポリエチレン粒子を分散させたエチレン・α−オレフィン共重合体ゴムを有機過酸化物架橋させたものであることを特徴とする摺接部材を提供する。
【解決手段】無機フィラー、及び、カーボンブラックを実質的に含有しておらず、平均粒子径が５μｍ以上１５μｍ以下の超高分子量ポリエチレン粒子を２０体積％以上６９体積％以下の割合で含むエチレン・α−オレフィン共重合体ゴム架橋物によって相手部材に摺接される摺接面が形成されており、前記エチレン・α−オレフィン共重合体ゴム架橋物が、前記超高分子量ポリエチレン粒子を分散させたエチレン・α−オレフィン共重合体ゴムを有機過酸化物架橋させたものであることを特徴とする摺接部材を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エチレン・α−オレフィン共重合体ゴム架橋物によって相手部材に摺接される摺接面が形成されている摺接部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インクジェットプリンタ（ＩＪＰ）においては、多数のノズルを一列に並べて幅の広いヘッドを構成させた、所謂ラインヘッド型ノズルヘッドを備えたものが採用されるようになってきており、このライン型ＩＪＰは、ヘッドが横送りされるシリアル型ノズルヘッドを備えたものに比べて高速印刷が可能である点などにおいてプリントオンデマンド分野での採用を増加させている。
【０００３】
このラインヘッド型ＩＪＰは、ノズルが詰まったり、ノズルに異物が付着したりすると、インクを噴射しなくなったり、インクが本来求められている方向とは異なる方向に噴出されたりして印刷不具合を引き起こすおそれを有することから、その対策としてノズルヘッドに付着した異物を除去させるためのクリーニング機構を有している。
このクリーニング機構は、ノズルヘッドに付着した付着物を掻き落とすためのクリーニング部材をノズルヘッドに摺接させつつ移動させるように構成されており、該クリーニング部材には、ノズルヘッドに摺接される摺接面が、ノズルヘッドを傷付けるおそれの低い軟質な素材で形成されることが求められるとともにノズルヘッドとの摺接によって摩耗粉を発生させるおそれの抑制された耐摩耗性に優れた素材で形成されることが求められている。
クリーニング部材は、一般的には、付着物を掻き落とすための板状の弾性体を備え、この弾性体のエッジ部（エッジ面）をノズルヘッドと摺接させうるように構成されており、従来、この弾性体の形成材料には耐摩耗性に優れたものが採用されている。
このような弾性体の形成材料としては、下記引用文献１、２に示すように、従来、水素添加ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）やポリエーテル系ポリウレタン樹脂が知られている。
【０００４】
ところで、インクジェットプリント技術の発展に伴いインクも種々のものが使用されるようになってきている。
ここで、油性インクを使用する場合には、Ｈ−ＮＢＲ製やポリウレタン製のクリーニング部材を使用しても特に大きな問題を生じないと考えられる。しかしながら、水性インクやＵＶインクのような活性エネルギー線硬化型インクには、モノマーや溶剤といった比較的極性の高い成分が含有されるため、これらのものを使用したのでは、弾性体が膨潤されやすく当該膨潤による種々の問題を発生させるおそれを有する。
【０００５】
また、下記引用文献３に示すように３官能以上の多官能モノマーで架橋密度を高めることが検討されてはいるものの高極性溶剤による膨潤を十分抑制させることは難しい。
このような問題に関しては、ポリウレタン樹脂に比べて極性溶剤への耐性に優れたフッ素ゴムがクリーニング部材の形成材料として使用されたりしているが、フッ素ゴムは、コストが高く、耐摩耗性にも劣るという問題を有している。
【０００６】
なお、このような極性溶剤への耐性と、耐摩耗性とは、ＩＪＰのクリーニング部材にのみ求められるものではなく、相手剤との摺接面に極性溶剤が接するような状態で用いられる摺接部材に広く求められるものである。
ＩＪＰのクリーニング部材以外に、このような特性の求められる摺接部材としては、例えば、スクリーン印刷に用いられるスキージが挙げられる。
【０００７】
近年、いわゆるプリンティッドエレクトロニクス分野の圧膜回路や受動素子、さらには能動素子をメタルマスクなどのスクリーンを用いたスクリーン印刷法で形成することが盛んに行われているが、この種のスクリーン印刷に用いられるインクも種々のインクがあり、多くは、このインクの溶剤としてブチルカルビトールアセテートや２メチル−ピロリドンといった、高極性の溶剤が使用されている。
【０００８】
このスクリーンと摺接される弾性体には、スクリーン印刷において使用されるメタルマスクやメッシュスクリーンといったスクリーンに対する耐摩耗性に優れることから、一般的なスキージにおいては熱硬化性ポリウレタンが用いられている。
そして、耐溶剤性を改善するために、ポリウレタンを構成するポリオールにコハク酸系のポリエステルポリオールを採用して膨潤を抑制することも検討されている（下記特許文献４）。
しかし、このような対策も十分なものとは言い難いものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平２−２８９３５７号公報
【特許文献２】特開平５−８４０３号公報
【特許文献３】特開２００６−２３１９０１号公報
【特許文献４】特開昭６１−２７１３１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記のような問題に対して、相手部材と摺接し、且つ、極性の高い有機溶剤に接する摺接面を、極性溶剤に対して優れた耐溶剤性を示す（膨潤され難い）エチレン・α−オレフィン共重合体ゴムを用いて形成することが考えられる。
しかし、エチレン・α−オレフィン共重合体ゴムの架橋物は、一般にはシリカなどの無機フィラーやカーボンブラックといった補強材によって補強しなければ十分な強度とすることが困難なものではあり、例えば、ＩＪＰのクリーニング部材に関しては、無機フィラーやカーボンブラックを含有させるとこれらによってノズルヘッドを傷付けてしまうおそれを有する。
また、例えば、カーボンブラックを補強効果が発揮される程度の割合でエチレン・α−オレフィン共重合体ゴム架橋物に含有させると耐摩耗性の低下を招き、上記のような摺接部材において求められている優れた耐摩耗性とすることが困難になる。
したがって、エチレン・α−オレフィン共重合体ゴム架橋物によって相手部材に摺接される摺接面を形成させても耐溶剤性と耐摩耗性との両方に優れた摺接部材を得ることが困難であり、本発明は、このような問題の解決を図ることをその目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するための、摺接部材に係る本発明は、無機フィラー、及び、カーボンブラックを実質的に含有しておらず、平均粒子径が５μｍ以上１５μｍ以下の超高分子量ポリエチレン粒子を２０体積％以上６９体積％以下の割合で含むエチレン・α−オレフィン共重合体ゴム架橋物によって相手部材に摺接される摺接面が形成されており、前記エチレン・α−オレフィン共重合体ゴム架橋物が、前記超高分子量ポリエチレン粒子を分散させたエチレン・α−オレフィン共重合体ゴムを有機過酸化物架橋させたものであることを特徴としている。
【００１２】
なお、“無機フィラー、及び、カーボンブラックを実質的に含有しておらず”とは、着色などの目的として、無機顔料やカーボンブラックを微量含有させることまでをも否定するものではなく、エチレン・α−オレフィン共重合体ゴム架橋物に占める“無機フィラー、及び、カーボンブラック”の合計量が３質量％以下であれば、通常、実質的に含有されていない範囲であると見做すことができる。
なお、これらは、着色などの目的であっても０．１質量％以下であることが好ましく、これらを全く含有させないことが特に好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明においては、相手部材に摺接される摺接面をエチレン・α−オレフィン共重合体ゴム架橋物によって形成させている。
したがって、前記摺接面を、２メチル−ピロリドンなどの極性溶剤に膨潤されにくい状態にさせることができる。
しかも、前記エチレン・α−オレフィン共重合体ゴム架橋物には、上記のように無機フィラー、及び、カーボンブラックを実質的に含有させていない。
一方で、このエチレン・α−オレフィン共重合体ゴム架橋物には、平均粒子径が５μｍ以上１５μｍ以下の超高分子量ポリエチレン粒子が所定の割合で含有されており、しかも、エチレン・α−オレフィン共重合体ゴム架橋物は、前記超高分子量ポリエチレン粒子を分散させたエチレン・α−オレフィン共重合体ゴムを有機過酸化物架橋させて形成されたものである。
すなわち、本発明の摺接部材は、無機フィラーやカーボンブラックではなく超高分子量ポリエチレン粒子によって摺接面の補強がなされており、無機フィラーやカーボンブラックで補強されたエチレン・α−オレフィン共重合体ゴム架橋物を用いる場合に比べて優れた耐摩耗性が前記摺接面に付与されている。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】一実施形態の摺接部材の使用態様を模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施の形態として、インジェットプリンタのクリーニング部材やスクリーン印刷用スキージのような支持金物に細長い板状のゴム部材が取り付けられてなる摺接部材を例示しつつ説明する。
図１は、メッシュスクリーンを使用したスクリーン印刷の様子を模式的に示した図であり、スクリーン上を移動するスキージをその側方から見た様子を模式的に示すものである。
この図にも示されているように、本実施形態に係るスキージ１（摺接部材）は、細長い板状のゴム部材１１（ゴム板１１）と、該ゴム板１１と略同じ長さで厚みがゴム板１１よりも厚い板状の基材１２（支持金物１２）とで構成されており、前記ゴム板１１の長辺側の一側縁部を前記支持金物１２の側面部に沿って設けられた溝に嵌入させて前記ゴム板１１と前記支持金物１２とが一体化されて構成されている。
すなわち、前記スキージ１は、全体的な形状として、板状の支持金物１２の側面部からゴム板１１が支持金物１２の全長にわたって突出した状態となっている。
【００１６】
図に例示のスクリーン印刷においては、インク３を透過可能な箇所が形成されたメッシュスクリーン２２が断面矩形の金属中空管で形成された長方形のフレーム２１の片面側に取り付けられて絵画キャンバスのように構成されたスクリーン版２が用いられ、前記メッシュスクリーン２２がフレーム２１の下側になるようにしてスクリーン版２を水平に固定し、前記フレーム２１の枠内に所定の粘度に調整したインク３を注いで、前記メッシュスクリーン２２の上側から前記ゴム板１１を当接させつつ前記スキージ１をフレーム２１の枠内を移動させることにより、前記ゴム板１１で前記インク３を加圧してスクリーン版２の下方に透過させて印刷が行われている。
【００１７】
このとき前記ゴム板１１は、スキージ１の移動方向に傾斜した状態、すなわち、ゴム板１１の表面とメッシュスクリーン２２とがなす角度がスキージ１の進行方向において９０度以下となるようにメッシュスクリーン２２の上面に押し付けられた状態とされ、この押し付け力によってゴム板１１が僅かに弾性変形して、そのエッジ部１１ｅとメッシュスクリーン２２との間にある程度の接触幅を持たせた状態となる。
【００１８】
前記スキージ１の移動時（スクリーン印刷時）においては、このエッジ部１１ｅにおけるメッシュスクリーン２２との接触面が、メッシュスクリーン２２（相手部材）と摺接される摺接面となることから、少なくとも、このエッジ部１１ｅにおいては優れた耐摩耗性が必要になるとともに当該箇所はインク３との接触時間も長いことからインク３に極性の高い溶剤が含有されていたとしても、この極性溶剤によって膨潤を生じたりしないことが求められる。
【００１９】
本実施形態においては、前記エッジ部１１ｅを含め、ゴム板１１全体をエチレン・α−オレフィン共重合体ゴム架橋物によって形成させている。
しかも、該エチレン・α−オレフィン共重合体ゴム架橋物には、シリカやタルクなどの無機フィラーが実質的に含有されておらずカーボンブラックも実質的に含有されてはいない。
そして、この無機フィラーやカーボンブラックといった従来補強材として用いられているものに代えて、このエチレン・α−オレフィン共重合体ゴム架橋物には、平均粒子径が５μｍ以上１５μｍ以下の超高分子量ポリエチレン粒子が補強材として含有されている。
また、ゴム板１１を構成している前記エチレン・α−オレフィン共重合体ゴム架橋物は、前記超高分子量ポリエチレン粒子を分散させたエチレン・α−オレフィン共重合体ゴムを有機過酸化物で架橋させたものである。
【００２０】
前記エチレン・α−オレフィン共重合体ゴムとは、少なくともエチレンおよびα−オレフィンが共重合したものである。
前記エチレン・α−オレフィン共重合体ゴムとしては、例えば、エチレン・プロピレン共重合体、エチレン・プロピレン・ジエン共重合体ゴム、エチレン・オクテン共重合体ゴム、エチレン・ブテン共重合体ゴムなどが挙げられる。
なかでも、エチレン・プロピレン・ジエン共重合体ゴム（ＥＰＤＭ）が低コストでしかも加工性に優れ、架橋が容易であるという点で好適である。
なお、前記ＥＰＤＭにおけるジエン成分としては、例えば、ジシクロペンタジエン、メチレンノルボルネン、エチリデンノルボルネン、１，４−ヘキサジエン、並びに、シクロオクタジエンなどが挙げられる。
なお、エチレン・α−オレフィン共重合体ゴムは、１種単独であってもよく、２種類以上を混合して用いてもよい。
【００２１】
前記超高分子量ポリエチレン粒子も、特に限定がされず、例えば、三井化学社より「ミペロン」の商品名で市販されているものなどを使用可能である。
なお、この“超高分子量ポリエチレン”との用語は、ＪＩＳ Ｋ ６９３６−１、−２に記載されているように、ＪＩＳ Ｋ ７２１０によるメルトフローレートを測定することができず、１９０℃、２１．６ｋｇの条件によりメルトマスフローレート（ＭＦＲ）を測定しても０．１ｇ／１０ｍｉｎ未満の値となるもので、通常、分子量が１００万以上のものである。
【００２２】
また、前記エチレン・α−オレフィン共重合体ゴムを架橋するための有機過酸化物も特に限定されず、例えば、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、１，１−ｔ−ブチルパーオキシ−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−ジ−（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−ジ−ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン−３、ビス（ｔ−ブチルパーオキシ−ジイソプロピル）ベンゼン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチル−ヘキシルカーボネートなどを用いることができる。
【００２３】
本実施形態においては前記超高分子量ポリエチレン粒子を分散させたＥＰＤＭなどのエチレン・α−オレフィン共重合体ゴムを有機過酸化物架橋することで、超高分子量ポリエチレン粒子の表面に存在する超高分子量ポリエチレン分子とＥＰＤＭ分子とを架橋（共架橋）させることができ、ゴム板１１とメッシュスクリーン２２との摺接によって超高分子量ポリエチレン粒子が脱落することが防止されることになる。
【００２４】
このようなエチレン・α−オレフィン共重合体分子と超高分子量ポリエチレン粒子との共架橋をより確実なものとし得る点において、有機過酸化物とともに共架橋剤を併用することが好ましい。
この共架橋剤としては、トリメチロールプロパントリメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレートなどの多官能モノマーや１，２−ポリブタジエンなどの多官能ポリマー、メタクリル酸亜鉛などの金属塩が挙げられる。
【００２５】
なお、本実施形態において、上記のような有機過酸化物からなる架橋剤が採用されているのは、エチレン・α−オレフィン共重合体ゴムの架橋には、上記のような有機過酸化物以外にも、従来、硫黄が用いられているが、硫黄では、超高分子量ポリエチレンとの共架橋作用は得られず、エチレン・α−オレフィン共重合体ゴム架橋物が相手材との摺接時に超高分子量ポリエチレン粒子の脱落を生じやすいものとなって、耐摩耗性において問題を生じさせるおそれを有するためである。
【００２６】
また、有機過酸化物架橋がされた前記エチレン・α−オレフィン共重合体ゴム架橋物においては、当該エチレン・α−オレフィン共重合体ゴム架橋物中における前記超高分子量ポリエチレン粒子の含有量が、２０体積％以上、６９体積％以下であることが重要である。
超高分子量ポリエチレン粒子の含有量が、上記範囲内であることが重要であるのは、一般にカーボンブラックやシリカは、表面エネルギーが高く、ゴム架橋物中において擬似架橋点を形成することによって補強作用を発揮するといわれているが、本実施形態において前記ゴム板１１を構成させるエチレン・α−オレフィン共重合体ゴム架橋物にはこれらの補強材を実質的に含有させないためにエチレン・α−オレフィン共重合体ゴムと共架橋させる超高分子量ポリエチレン粒子をある程度含有させないと所望のゴム硬度がエチレン・α−オレフィン共重合体ゴム架橋物に発現しないおそれを有し、その一方で、過度に配合すると混練作業などにおいて問題を生じるおそれを有するためである。
すなわち、エチレン・α−オレフィン共重合体ゴムと超高分子量ポリエチレン粒子との共架橋を利用して、エチレン・α−オレフィン共重合体ゴム架橋物に所望のゴム硬度を付与させる上において超高分子量ポリエチレン粒子の含有量が上記範囲内であることが重要であり２０体積％未満では、十分なゴム硬度とならないおそれを有し、６９体積％を超えると未架橋時におけるゴムの圧延（シーティング）を困難にさせるおそれを有する。
このような点において、超高分子量ポリエチレン粒子は、含有量が５９体積％以下とされることが好ましく、５０体積％以下であることが特に好ましい。
【００２７】
なお、言い換えれば、この超高分子量ポリエチレン粒子の含有量の調整によってエチレン・α−オレフィン共重合体ゴム架橋物のゴム硬度（弾性率）を調整することができ、ここで例示しているスキージやそれ以外の各用途において求められる硬度にエチレン・α−オレフィン共重合体ゴム架橋物を適宜調整することができる。
なお、スクリーン印刷用スキージにおいては、前記ゴム板のＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠したタイプＡデュロメータ硬さを７０以上９０以下に調整することが好ましい。
また、摺接部材が、上記のようにスクリーン印刷用のスクリーンを、摺接する相手部材とするスキージではなく、インジェットプリンタのノズルヘッドを、摺接する相手部材とするクリーニング部材であれば該クリーニング部材に利用するゴム板のＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠したタイプＡデュロメータ硬さを６０以上８０以下に調整することが好ましい。
【００２８】
なお、本実施形態においては、前記のように超高分子量ポリエチレン粒子としては、平均粒子径が５μｍ以上１５μｍ以下のものを用いているが、これは、これ以上に大きな平均粒子径を有する超高分子量ポリエチレン粒子を使用すると、超高分子量ポリエチレン粒子の脱落を発生しやすくなるばかりでなくゴム板のエッジ部に大きな凹凸が形成されてしまいやすく、例えば、当該ゴム板でインジェットプリンタのノズルヘッドに付着したインクを掻き落とそうとした際に前記凹凸箇所をインクが通り抜けてしまうおそれを有するためである。
すなわち、本実施形態においては、摺接面におけるインクの通り抜け防止を図る目的において平均粒子径が１５μｍ以下の超高分子量ポリエチレン粒子を使用している。
【００２９】
なお、エッジ部（摺接面）の凹凸が１０μｍ以下となるようにすることでインクの通り抜けをより確実に抑制させ得る。
このエッジ部（摺接面）の凹凸が１０μｍ以下であるかどうかは、ＪＩＳ Ｂ０６０１（２００１）に準拠して最大高さ粗さ（Ｒｚ）を求めることによって判定することができ、例えば、エッジ部が真上になるようにゴム板を４５度に傾斜させて配置し、表面粗さ計（例えば、ミツトヨ社製、商品名「サーフテスタＳＶ３０００）を使ってエッジ部に沿って一定速度（例えば、０．６ｍｍ／ｓｅｃ）での表面粗さ測定を実施して、前記最大高さ粗さ（Ｒｚ）が１０μｍ以下であるかどうかで判断することができる。
【００３０】
また、一方で平均粒子径が５μｍ以上超高分子量ポリエチレン粒子を使用するのは、５μｍ未満の平均粒子径を有する超高分子量ポリエチレン粒子は、そもそも入手すること自体が困難であり、仮に、入手できたとしてもコストが高いばかりか、舞い上がりやすいためにＥＰＤＭなどのエチレン・α−オレフィン共重合体ゴムとの混練作業などにおいてトラブルを発生させるおそれを有するためである。
さらに、超高分子量ポリエチレン粒子はエチレン・α−オレフィン共重合体ゴムよりも高弾性率であり、微視的には摺接面においてこの超高分子量ポリエチレン粒子に強い圧力が作用するため超高分子量ポリエチレン粒子を比較的大きなサイズで存在させることによって低摩擦係数特性が発揮され、優れた耐摩耗性が発揮されることを期待することができることも平均粒子径が５μｍ以上の超高分子量ポリエチレン粒子を採用する理由の一つである。
すなわち、本実施形態においては、ゴム板を製造容易なものとさせ得るとともに耐摩耗性の向上を図る目的において平均粒子径が５μｍ以上の超高分子量ポリエチレン粒子を使用している。
【００３１】
なお、高分子量ポリエチレン粒子の平均粒子径は、ＪＩＳ Ｚ８８０１−３に規定の電成ふるいを利用した篩い分け法（ｓｅｉｖｉｎｇ法）によって求められる。
【００３２】
このエチレン・α−オレフィン共重合体ゴム架橋物には、前記においても述べているように、実質的に無機フィラー、及び、カーボンブラックを含有させておらず、代わりに、超高分子量ポリエチレン粒子を補強のための成分として含有させているものではある。
そして、この超高分子量ポリエチレン粒子の機能、並びに、超高分子量ポリエチレン粒子とエチレン・α−オレフィン共重合体ゴムとの相互作用などに多大な影響を与え、本発明の効果が著しく損なわれない限りにおいては、材料コストの低減を図る目的で増量剤を加えたりしても良く、通常ゴムに配合される老化防止剤、加工助剤、加硫助剤などを含有させることが可能なものである。
【００３３】
このようなエチレン・α−オレフィン共重合体ゴムからなるゴム板を形成させてインクジェットプリンタのクリーニング部材やスクリーン印刷に用いるスキージといった摺接部材を形成させる方法としては従来公知の方法を採用することができる。
【００３４】
例えば、エチレン・α−オレフィン共重合体ゴム、超高分子量ポリエチレン粒子、架橋剤（有機過酸化物）、ならびに、必要に応じて共架橋剤をバンパリーミキサーやニーダーを用いて混練してカレンダーロールや三本ロールなどのロール設備でシーティングし、得られたシートを加熱してエチレン・α−オレフィン共重合体ゴム架橋物からなる所定厚みの架橋シートを作製し、この架橋シートのエッジ部を高速カットによって精度良く加工して板状のゴム板を作製して、支持金物に取り付けてクリーニング部材やスキージとすることができる。
さらに、必要であれば、支持金物に取り付けた後に、さらにエッジ部の精度を向上させるべく、研磨加工などを施してもよく、その他にも、従来、インクジェットプリンタのクリーニング部材やスクリーン印刷用スキージの製造において行われている各種の調整を行うこともできる。
【００３５】
このようにして得られるクリーニング部材やスキージは、耐摩耗性に優れることから、無機フィラーやカーボンブラックの脱落やそれ以外の摩耗粉の発生などによって、インクジェットノズルやメッシュスクリーンの目詰まりを発生させるおそれが低く、しかも、ＥＰＤＭなどのエチレン・α−オレフィン共重合体ゴムが使用されているため、例えば、ホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、スルホラン、２−ピロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ−ビニル−２−ピロリドン、２−オキサゾリドン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン、アセトニトリル、アセトンなどの極性溶剤が使用されたインクなどに対して優れた耐性を示すことになる。
【００３６】
すなわち、前記クリーニング部材や前記スキージは、耐溶剤性と耐摩耗性との両方に優れた摺接部材であるということができる。
また、インクジェットプリンタのノズルヘッドには、インクとの濡れ性を低下させインクのハジキを向上させるためのコーティングが施されたりする場合があるが、前記クリーニング部材は、カーボンブラックや無機フィラーが実質的に含有されていないために、このようなコーティングを傷つけてしまうおそれも低い。
【００３７】
なお、本発明は、その対象が前記クリーニング部材や前記スキージに限定されるものではなく、耐摩耗性と耐溶剤性との両立が求められている摺接部材に広く適用が可能なものである。
例えば、電子写真プロセスの感光体や転写ベルトのクリーニングブレードなどといった摺接部材も本発明の意図する範囲のものである。
【実施例】
【００３８】
次に実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３９】
摺接部材を以下のようにして作製しそれぞれ評価を行った。
（比較例１、２）
比較例１では、従来、インクジェットヘッドのクリーニング部材として使用されているポリエーテル系ポリウレタンで表１に示す物理特性を有する板状の弾性体を作製し、比較例２では、コハク酸ポリエステル系ポリウレタンで表１に示す物理特性を有する板状の弾性体を作製した。
また、板状弾性体のエッジ部（摺接面）は、高速カットによって形成させた。
これらは、表１に示すように耐溶剤性が低くメチルセロソルブやＮ−メチル−２−ピロリドンなどによって膨潤されたためインクジェットプリンタのクリーニング部材としての評価は実施しなかった。
一方で、板状弾性体を用いてスキージを作製し耐摩耗性の評価を行った。
【００４０】
（比較例３〜５）
比較例３、４では、カーボンブラックを補強材として利用したエチレン・α−オレフィン共重合体ゴム架橋物（ＥＰＤＭ架橋物）でゴム板を形成させ、このゴム板でインクジェットプリンタのクリーニング部材を形成させるとともにスクリーン印刷用スキージを作製した。
比較例５では、カーボンブラックに代えて超高分子量ポリエチレン粒子を配合しこれを硫黄架橋させたＥＰＤＭ架橋物でゴム板を形成させクリーニング部材及びスキージを作製した。
なお、比較例３では、ＥＰＤＭ（ダウ ケミカル Ｎｏｄｅｌ ＩＰ ４６４０）１００質量部に対してファーネスブラック（ＦＥＦ）を５０質量部含有させ、比較例４では、サーマルブラック（ＭＴ）を９０質量部含有させてゴム板を作製した。
【００４１】
（実施例１〜６）
実施例１〜６では、表１に示すように、カーボンブラックに代えて超高分子量ポリエチレン粒子を配合しこれを有機過酸化物（ジクミルパーオキサイド）架橋させたＥＰＤＭ架橋物でゴム板を形成させ、クリーニング部材及びスキージを作製した。
なお、表１に示す通り、この実施例１〜６では、平均粒子径が５μｍ、１０μｍ、１５μｍの３種類の超高分子量ポリエチレン粒子（ＵＨＭＰＥ）を用いたが、この内、平均粒子径が１５μｍのものは、平均粒子径２５μｍの市販品（後述の比較例６に使用したもの）を分級することにより平均粒子径が１５μｍとなるように調整したものであり、５μｍのものは、平均粒子径１０μｍの市販品を分級して作製したものである。
【００４２】
（比較例６）
比較例６では、平均粒子径が２５μｍと市販の粒径の大きな超高分子量ポリエチレン粒子を用いたこと以外は実施例４と同様にクリーニング部材及びスキージを作製した。
【００４３】
（実施例７、比較例７）
実施例７では実施例１と同じく平均粒子径が１０μｍの市販の超高分子量ポリエチレン粒子を用いつつもＥＰＤＭ架橋物に占める割合が５９体積％となるように大量配合させた。
比較例７では、さらに、超高分子量ポリエチレン粒子を増量して７０体積％となるようにした。
これらのＥＰＤＭ架橋物でゴム板を形成させ、クリーニング部材及びスキージを作製した。
なお、比較例７では、シーティングができなかったため、評価を実施しなかった。
【００４４】
（評価方法）
（物理特性）
各実施例、比較例において作製した厚み２ｍｍのゴム板は、ＪＩＳ Ｋ６２５３に基づく「硬度（タイプＡデュロメータ硬さ）」、ＪＩＳ Ｋ６２５１に基づく「引張強さ」と「切断時伸び」、ＪＩＳ Ｋ６２７３に基づく「定伸長引張永久ひずみ」の測定を実施した。
結果を、表１に示す
【００４５】
（耐溶剤性：膨潤）
各実施例、比較例において作製した厚み２ｍｍのゴム板を一辺１５ｍｍの正方形に切断して耐溶剤性の評価試料を作製した。
この試料を、４０℃に加熱したメチルセロソルブに７２時間浸漬させた場合の質量増加と４０℃に加熱したＮ−メチル−２−ピロリドンに７２時間浸漬させた場合の質量増加とを測定し、初期試料の質量に対する試験後の質量増加の割合を百分率で算出した。
【００４６】
（エッジ部の摩擦係数）
エッジの摩擦係数は、各実施例、比較例において作製されたゴム板（厚み２ｍｍ）を略水平に配されたＳＵＳ板の表面（上面）に接触させつつ当該ＳＵＳ板を水平方向に移動させ、その際の水平方向荷重を表面性測定機（ヘイドン）で測定することによって求めた。
具体的には、２０ｍｍ長さのゴム板に全体１００ｇｆの荷重を加えＳＵＳ板の移動方向と直交する方向に２０ｍｍの長さで接するように配置し、しかも、前記ゴム板がＳＵＳ板が移動する方向とは逆側においてＳＵＳ板の表面となす角度が２５度となるようにゴム板を傾けてＳＵＳ板の表面にそのエッジ部を接触させた状態でゴム板を配し、ＳＵＳ板を１５００ｍｍ／ｍｉｎの速度で移動させた際に生じる水平方向荷重を垂直方向荷重（１００ｇｆ）で除して摩擦係数（μ）を求めた。
【００４７】
（エッジ部の凹凸）
エッジ部が真上になるようにゴム板を４５度に傾斜させて配置し、ミツトヨ社製の表面粗さ計（商品名「サーフテスタＳＶ３０００」）を用いて、エッジ部に沿って０．６ｍｍ／ｓｅｃの速度で表面粗さ測定（測定条件、λｃ：０．８ｍｍ、λｓ：２．５μｍ）をして、「最大高さ粗さ（Ｒｚ）」を求めた。
なお、測定区間はゴム板の両端１ｍｍを除く全長とし、この間に観察された「最大高さ粗さ（Ｒｚ）」が３μｍ以下の場合を「○」、３μｍを超え７μｍ以下の場合を「△」と判定し、１０μｍを超えるものを「×」と判定した。
【００４８】
（クリーニング部材としての性能評価）
各実施例、比較例で作製したクリーニング部材を市販のインクジェットプリンタのクリーニング部材と交換し、該インクジェットプリンタを使用して１００００枚の印刷を実施した後に、ファイバースコープによりノズルヘッドの撥水コートの状態を確認するとともにクリーニング部材のエッジ部の状態を確認した。
【００４９】
（スキージとしての性能評価）
市販のスクリーン印刷機を用い、インク介在下で、実際に印刷を行い、５０００枚印刷した後のスキージ表面を観察することにより耐摩耗性を評価した。
なお、明らかに摩耗しているものを「×」と判定し、やや摩耗していると見られるものを「△」、殆ど摩耗していないものを「○」として判定した。
結果を、表１に示す。
【００５０】
【表１】
【００５１】
上記のように、従来のポリウレタン性の摺接部材（比較例１，２）では高極性溶剤による膨潤が大きい。
また、カーボンブラックを使用したもの（比較例３，４）は耐摩耗性に著しく劣る結果となった。
【００５２】
一方で、実施例１〜７は、耐溶剤性に優れ膨潤も小さく、耐摩耗性に優れる。
このことから、超高分子量ポリエチレン粒子がＥＰＤＭと強固に結合した架橋物が形成されていることがわかる。
そして、これらの実施例に係る摺接部材は、無機フィラーやカーボンブラックのような補強材を実質的に含まず、比較的ソフトで滑性に優れる超高分子量ポリエチレン粒子を含有しているので、インクジェットプリナーのノズルヘッドのコーティングに損傷を与えないという良好なる結果も得られた。
また、スキージの摩耗試験の結果においても、実施例のものは耐摩耗性に優れる結果が得られた。
なお、この実施例１〜７における超高分子量ポリエチレン粒子の変量と硬度との関係からもわかるように、超高分子量ポリエチレン粒子の増減によって硬度の高低を調整しうることがわかる。
【００５３】
また、硫黄架橋したもの（比較例５）は、超高分子量ポリエチレン粒子とＥＰＤＭとの共架橋が生じないため、エッジ部を高速カットで形成した後のエッジ面から超高分子量ポリエチレン粒子が脱落しやすく、大きな凹凸ができて摺接部材としての十分な機能を発揮できていない。
【００５４】
比較例６は超高分子量ポリエチレン粒子の平均粒子径が大きいために高速カットされたカット面に超高分子量ポリエチレン粒子による影響が強く現れ、カット面の凹凸は部分的にではあるが、１０μｍ以上となり、摺接部材として十分な機能を有していない。
【００５５】
このことからも、本発明によれば、インクジェットプリンタのクリーニング部材やスクリーン印刷用スキージといった耐摩耗性と耐溶剤性とが求められる摺接部材が容易に提供されうることがわかる。
【符号の説明】
【００５６】
１：スキージ（摺接部材）、２：スクリーン版、１１：ゴム板、１１ｅ：エッジ部（摺接面）、２２：メッシュスクリーン（相手部材）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エチレン・α−オレフィン共重合体ゴム架橋物によって相手部材に摺接される摺接面が形成されている摺接部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インクジェットプリンタ（ＩＪＰ）においては、多数のノズルを一列に並べて幅の広いヘッドを構成させた、所謂ラインヘッド型ノズルヘッドを備えたものが採用されるようになってきており、このライン型ＩＪＰは、ヘッドが横送りされるシリアル型ノズルヘッドを備えたものに比べて高速印刷が可能である点などにおいてプリントオンデマンド分野での採用を増加させている。
【０００３】
このラインヘッド型ＩＪＰは、ノズルが詰まったり、ノズルに異物が付着したりすると、インクを噴射しなくなったり、インクが本来求められている方向とは異なる方向に噴出されたりして印刷不具合を引き起こすおそれを有することから、その対策としてノズルヘッドに付着した異物を除去させるためのクリーニング機構を有している。
このクリーニング機構は、ノズルヘッドに付着した付着物を掻き落とすためのクリーニング部材をノズルヘッドに摺接させつつ移動させるように構成されており、該クリーニング部材には、ノズルヘッドに摺接される摺接面が、ノズルヘッドを傷付けるおそれの低い軟質な素材で形成されることが求められるとともにノズルヘッドとの摺接によって摩耗粉を発生させるおそれの抑制された耐摩耗性に優れた素材で形成されることが求められている。
クリーニング部材は、一般的には、付着物を掻き落とすための板状の弾性体を備え、この弾性体のエッジ部（エッジ面）をノズルヘッドと摺接させうるように構成されており、従来、この弾性体の形成材料には耐摩耗性に優れたものが採用されている。
このような弾性体の形成材料としては、下記引用文献１、２に示すように、従来、水素添加ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）やポリエーテル系ポリウレタン樹脂が知られている。
【０００４】
ところで、インクジェットプリント技術の発展に伴いインクも種々のものが使用されるようになってきている。
ここで、油性インクを使用する場合には、Ｈ−ＮＢＲ製やポリウレタン製のクリーニング部材を使用しても特に大きな問題を生じないと考えられる。しかしながら、水性インクやＵＶインクのような活性エネルギー線硬化型インクには、モノマーや溶剤といった比較的極性の高い成分が含有されるため、これらのものを使用したのでは、弾性体が膨潤されやすく当該膨潤による種々の問題を発生させるおそれを有する。
【０００５】
また、下記引用文献３に示すように３官能以上の多官能モノマーで架橋密度を高めることが検討されてはいるものの高極性溶剤による膨潤を十分抑制させることは難しい。
このような問題に関しては、ポリウレタン樹脂に比べて極性溶剤への耐性に優れたフッ素ゴムがクリーニング部材の形成材料として使用されたりしているが、フッ素ゴムは、コストが高く、耐摩耗性にも劣るという問題を有している。
【０００６】
なお、このような極性溶剤への耐性と、耐摩耗性とは、ＩＪＰのクリーニング部材にのみ求められるものではなく、相手剤との摺接面に極性溶剤が接するような状態で用いられる摺接部材に広く求められるものである。
ＩＪＰのクリーニング部材以外に、このような特性の求められる摺接部材としては、例えば、スクリーン印刷に用いられるスキージが挙げられる。
【０００７】
近年、いわゆるプリンティッドエレクトロニクス分野の圧膜回路や受動素子、さらには能動素子をメタルマスクなどのスクリーンを用いたスクリーン印刷法で形成することが盛んに行われているが、この種のスクリーン印刷に用いられるインクも種々のインクがあり、多くは、このインクの溶剤としてブチルカルビトールアセテートや２メチル−ピロリドンといった、高極性の溶剤が使用されている。
【０００８】
このスクリーンと摺接される弾性体には、スクリーン印刷において使用されるメタルマスクやメッシュスクリーンといったスクリーンに対する耐摩耗性に優れることから、一般的なスキージにおいては熱硬化性ポリウレタンが用いられている。
そして、耐溶剤性を改善するために、ポリウレタンを構成するポリオールにコハク酸系のポリエステルポリオールを採用して膨潤を抑制することも検討されている（下記特許文献４）。
しかし、このような対策も十分なものとは言い難いものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平２−２８９３５７号公報
【特許文献２】特開平５−８４０３号公報
【特許文献３】特開２００６−２３１９０１号公報
【特許文献４】特開昭６１−２７１３１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記のような問題に対して、相手部材と摺接し、且つ、極性の高い有機溶剤に接する摺接面を、極性溶剤に対して優れた耐溶剤性を示す（膨潤され難い）エチレン・α−オレフィン共重合体ゴムを用いて形成することが考えられる。
しかし、エチレン・α−オレフィン共重合体ゴムの架橋物は、一般にはシリカなどの無機フィラーやカーボンブラックといった補強材によって補強しなければ十分な強度とすることが困難なものではあり、例えば、ＩＪＰのクリーニング部材に関しては、無機フィラーやカーボンブラックを含有させるとこれらによってノズルヘッドを傷付けてしまうおそれを有する。
また、例えば、カーボンブラックを補強効果が発揮される程度の割合でエチレン・α−オレフィン共重合体ゴム架橋物に含有させると耐摩耗性の低下を招き、上記のような摺接部材において求められている優れた耐摩耗性とすることが困難になる。
したがって、エチレン・α−オレフィン共重合体ゴム架橋物によって相手部材に摺接される摺接面を形成させても耐溶剤性と耐摩耗性との両方に優れた摺接部材を得ることが困難であり、本発明は、このような問題の解決を図ることをその目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するための、摺接部材に係る本発明は、無機フィラー、及び、カーボンブラックを実質的に含有しておらず、平均粒子径が５μｍ以上１５μｍ以下の超高分子量ポリエチレン粒子を２０体積％以上６９体積％以下の割合で含むエチレン・α−オレフィン共重合体ゴム架橋物によって相手部材に摺接される摺接面が形成されており、前記エチレン・α−オレフィン共重合体ゴム架橋物が、前記超高分子量ポリエチレン粒子を分散させたエチレン・α−オレフィン共重合体ゴムを有機過酸化物架橋させたものであることを特徴としている。
【００１２】
なお、“無機フィラー、及び、カーボンブラックを実質的に含有しておらず”とは、着色などの目的として、無機顔料やカーボンブラックを微量含有させることまでをも否定するものではなく、エチレン・α−オレフィン共重合体ゴム架橋物に占める“無機フィラー、及び、カーボンブラック”の合計量が３質量％以下であれば、通常、実質的に含有されていない範囲であると見做すことができる。
なお、これらは、着色などの目的であっても０．１質量％以下であることが好ましく、これらを全く含有させないことが特に好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明においては、相手部材に摺接される摺接面をエチレン・α−オレフィン共重合体ゴム架橋物によって形成させている。
したがって、前記摺接面を、２メチル−ピロリドンなどの極性溶剤に膨潤されにくい状態にさせることができる。
しかも、前記エチレン・α−オレフィン共重合体ゴム架橋物には、上記のように無機フィラー、及び、カーボンブラックを実質的に含有させていない。
一方で、このエチレン・α−オレフィン共重合体ゴム架橋物には、平均粒子径が５μｍ以上１５μｍ以下の超高分子量ポリエチレン粒子が所定の割合で含有されており、しかも、エチレン・α−オレフィン共重合体ゴム架橋物は、前記超高分子量ポリエチレン粒子を分散させたエチレン・α−オレフィン共重合体ゴムを有機過酸化物架橋させて形成されたものである。
すなわち、本発明の摺接部材は、無機フィラーやカーボンブラックではなく超高分子量ポリエチレン粒子によって摺接面の補強がなされており、無機フィラーやカーボンブラックで補強されたエチレン・α−オレフィン共重合体ゴム架橋物を用いる場合に比べて優れた耐摩耗性が前記摺接面に付与されている。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】一実施形態の摺接部材の使用態様を模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施の形態として、インジェットプリンタのクリーニング部材やスクリーン印刷用スキージのような支持金物に細長い板状のゴム部材が取り付けられてなる摺接部材を例示しつつ説明する。
図１は、メッシュスクリーンを使用したスクリーン印刷の様子を模式的に示した図であり、スクリーン上を移動するスキージをその側方から見た様子を模式的に示すものである。
この図にも示されているように、本実施形態に係るスキージ１（摺接部材）は、細長い板状のゴム部材１１（ゴム板１１）と、該ゴム板１１と略同じ長さで厚みがゴム板１１よりも厚い板状の基材１２（支持金物１２）とで構成されており、前記ゴム板１１の長辺側の一側縁部を前記支持金物１２の側面部に沿って設けられた溝に嵌入させて前記ゴム板１１と前記支持金物１２とが一体化されて構成されている。
すなわち、前記スキージ１は、全体的な形状として、板状の支持金物１２の側面部からゴム板１１が支持金物１２の全長にわたって突出した状態となっている。
【００１６】
図に例示のスクリーン印刷においては、インク３を透過可能な箇所が形成されたメッシュスクリーン２２が断面矩形の金属中空管で形成された長方形のフレーム２１の片面側に取り付けられて絵画キャンバスのように構成されたスクリーン版２が用いられ、前記メッシュスクリーン２２がフレーム２１の下側になるようにしてスクリーン版２を水平に固定し、前記フレーム２１の枠内に所定の粘度に調整したインク３を注いで、前記メッシュスクリーン２２の上側から前記ゴム板１１を当接させつつ前記スキージ１をフレーム２１の枠内を移動させることにより、前記ゴム板１１で前記インク３を加圧してスクリーン版２の下方に透過させて印刷が行われている。
【００１７】
このとき前記ゴム板１１は、スキージ１の移動方向に傾斜した状態、すなわち、ゴム板１１の表面とメッシュスクリーン２２とがなす角度がスキージ１の進行方向において９０度以下となるようにメッシュスクリーン２２の上面に押し付けられた状態とされ、この押し付け力によってゴム板１１が僅かに弾性変形して、そのエッジ部１１ｅとメッシュスクリーン２２との間にある程度の接触幅を持たせた状態となる。
【００１８】
前記スキージ１の移動時（スクリーン印刷時）においては、このエッジ部１１ｅにおけるメッシュスクリーン２２との接触面が、メッシュスクリーン２２（相手部材）と摺接される摺接面となることから、少なくとも、このエッジ部１１ｅにおいては優れた耐摩耗性が必要になるとともに当該箇所はインク３との接触時間も長いことからインク３に極性の高い溶剤が含有されていたとしても、この極性溶剤によって膨潤を生じたりしないことが求められる。
【００１９】
本実施形態においては、前記エッジ部１１ｅを含め、ゴム板１１全体をエチレン・α−オレフィン共重合体ゴム架橋物によって形成させている。
しかも、該エチレン・α−オレフィン共重合体ゴム架橋物には、シリカやタルクなどの無機フィラーが実質的に含有されておらずカーボンブラックも実質的に含有されてはいない。
そして、この無機フィラーやカーボンブラックといった従来補強材として用いられているものに代えて、このエチレン・α−オレフィン共重合体ゴム架橋物には、平均粒子径が５μｍ以上１５μｍ以下の超高分子量ポリエチレン粒子が補強材として含有されている。
また、ゴム板１１を構成している前記エチレン・α−オレフィン共重合体ゴム架橋物は、前記超高分子量ポリエチレン粒子を分散させたエチレン・α−オレフィン共重合体ゴムを有機過酸化物で架橋させたものである。
【００２０】
前記エチレン・α−オレフィン共重合体ゴムとは、少なくともエチレンおよびα−オレフィンが共重合したものである。
前記エチレン・α−オレフィン共重合体ゴムとしては、例えば、エチレン・プロピレン共重合体、エチレン・プロピレン・ジエン共重合体ゴム、エチレン・オクテン共重合体ゴム、エチレン・ブテン共重合体ゴムなどが挙げられる。
なかでも、エチレン・プロピレン・ジエン共重合体ゴム（ＥＰＤＭ）が低コストでしかも加工性に優れ、架橋が容易であるという点で好適である。
なお、前記ＥＰＤＭにおけるジエン成分としては、例えば、ジシクロペンタジエン、メチレンノルボルネン、エチリデンノルボルネン、１，４−ヘキサジエン、並びに、シクロオクタジエンなどが挙げられる。
なお、エチレン・α−オレフィン共重合体ゴムは、１種単独であってもよく、２種類以上を混合して用いてもよい。
【００２１】
前記超高分子量ポリエチレン粒子も、特に限定がされず、例えば、三井化学社より「ミペロン」の商品名で市販されているものなどを使用可能である。
なお、この“超高分子量ポリエチレン”との用語は、ＪＩＳ Ｋ ６９３６−１、−２に記載されているように、ＪＩＳ Ｋ ７２１０によるメルトフローレートを測定することができず、１９０℃、２１．６ｋｇの条件によりメルトマスフローレート（ＭＦＲ）を測定しても０．１ｇ／１０ｍｉｎ未満の値となるもので、通常、分子量が１００万以上のものである。
【００２２】
また、前記エチレン・α−オレフィン共重合体ゴムを架橋するための有機過酸化物も特に限定されず、例えば、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、１，１−ｔ−ブチルパーオキシ−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−ジ−（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−ジ−ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン−３、ビス（ｔ−ブチルパーオキシ−ジイソプロピル）ベンゼン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチル−ヘキシルカーボネートなどを用いることができる。
【００２３】
本実施形態においては前記超高分子量ポリエチレン粒子を分散させたＥＰＤＭなどのエチレン・α−オレフィン共重合体ゴムを有機過酸化物架橋することで、超高分子量ポリエチレン粒子の表面に存在する超高分子量ポリエチレン分子とＥＰＤＭ分子とを架橋（共架橋）させることができ、ゴム板１１とメッシュスクリーン２２との摺接によって超高分子量ポリエチレン粒子が脱落することが防止されることになる。
【００２４】
このようなエチレン・α−オレフィン共重合体分子と超高分子量ポリエチレン粒子との共架橋をより確実なものとし得る点において、有機過酸化物とともに共架橋剤を併用することが好ましい。
この共架橋剤としては、トリメチロールプロパントリメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレートなどの多官能モノマーや１，２−ポリブタジエンなどの多官能ポリマー、メタクリル酸亜鉛などの金属塩が挙げられる。
【００２５】
なお、本実施形態において、上記のような有機過酸化物からなる架橋剤が採用されているのは、エチレン・α−オレフィン共重合体ゴムの架橋には、上記のような有機過酸化物以外にも、従来、硫黄が用いられているが、硫黄では、超高分子量ポリエチレンとの共架橋作用は得られず、エチレン・α−オレフィン共重合体ゴム架橋物が相手材との摺接時に超高分子量ポリエチレン粒子の脱落を生じやすいものとなって、耐摩耗性において問題を生じさせるおそれを有するためである。
【００２６】
また、有機過酸化物架橋がされた前記エチレン・α−オレフィン共重合体ゴム架橋物においては、当該エチレン・α−オレフィン共重合体ゴム架橋物中における前記超高分子量ポリエチレン粒子の含有量が、２０体積％以上、６９体積％以下であることが重要である。
超高分子量ポリエチレン粒子の含有量が、上記範囲内であることが重要であるのは、一般にカーボンブラックやシリカは、表面エネルギーが高く、ゴム架橋物中において擬似架橋点を形成することによって補強作用を発揮するといわれているが、本実施形態において前記ゴム板１１を構成させるエチレン・α−オレフィン共重合体ゴム架橋物にはこれらの補強材を実質的に含有させないためにエチレン・α−オレフィン共重合体ゴムと共架橋させる超高分子量ポリエチレン粒子をある程度含有させないと所望のゴム硬度がエチレン・α−オレフィン共重合体ゴム架橋物に発現しないおそれを有し、その一方で、過度に配合すると混練作業などにおいて問題を生じるおそれを有するためである。
すなわち、エチレン・α−オレフィン共重合体ゴムと超高分子量ポリエチレン粒子との共架橋を利用して、エチレン・α−オレフィン共重合体ゴム架橋物に所望のゴム硬度を付与させる上において超高分子量ポリエチレン粒子の含有量が上記範囲内であることが重要であり２０体積％未満では、十分なゴム硬度とならないおそれを有し、６９体積％を超えると未架橋時におけるゴムの圧延（シーティング）を困難にさせるおそれを有する。
このような点において、超高分子量ポリエチレン粒子は、含有量が５９体積％以下とされることが好ましく、５０体積％以下であることが特に好ましい。
【００２７】
なお、言い換えれば、この超高分子量ポリエチレン粒子の含有量の調整によってエチレン・α−オレフィン共重合体ゴム架橋物のゴム硬度（弾性率）を調整することができ、ここで例示しているスキージやそれ以外の各用途において求められる硬度にエチレン・α−オレフィン共重合体ゴム架橋物を適宜調整することができる。
なお、スクリーン印刷用スキージにおいては、前記ゴム板のＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠したタイプＡデュロメータ硬さを７０以上９０以下に調整することが好ましい。
また、摺接部材が、上記のようにスクリーン印刷用のスクリーンを、摺接する相手部材とするスキージではなく、インジェットプリンタのノズルヘッドを、摺接する相手部材とするクリーニング部材であれば該クリーニング部材に利用するゴム板のＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠したタイプＡデュロメータ硬さを６０以上８０以下に調整することが好ましい。
【００２８】
なお、本実施形態においては、前記のように超高分子量ポリエチレン粒子としては、平均粒子径が５μｍ以上１５μｍ以下のものを用いているが、これは、これ以上に大きな平均粒子径を有する超高分子量ポリエチレン粒子を使用すると、超高分子量ポリエチレン粒子の脱落を発生しやすくなるばかりでなくゴム板のエッジ部に大きな凹凸が形成されてしまいやすく、例えば、当該ゴム板でインジェットプリンタのノズルヘッドに付着したインクを掻き落とそうとした際に前記凹凸箇所をインクが通り抜けてしまうおそれを有するためである。
すなわち、本実施形態においては、摺接面におけるインクの通り抜け防止を図る目的において平均粒子径が１５μｍ以下の超高分子量ポリエチレン粒子を使用している。
【００２９】
なお、エッジ部（摺接面）の凹凸が１０μｍ以下となるようにすることでインクの通り抜けをより確実に抑制させ得る。
このエッジ部（摺接面）の凹凸が１０μｍ以下であるかどうかは、ＪＩＳ Ｂ０６０１（２００１）に準拠して最大高さ粗さ（Ｒｚ）を求めることによって判定することができ、例えば、エッジ部が真上になるようにゴム板を４５度に傾斜させて配置し、表面粗さ計（例えば、ミツトヨ社製、商品名「サーフテスタＳＶ３０００）を使ってエッジ部に沿って一定速度（例えば、０．６ｍｍ／ｓｅｃ）での表面粗さ測定を実施して、前記最大高さ粗さ（Ｒｚ）が１０μｍ以下であるかどうかで判断することができる。
【００３０】
また、一方で平均粒子径が５μｍ以上超高分子量ポリエチレン粒子を使用するのは、５μｍ未満の平均粒子径を有する超高分子量ポリエチレン粒子は、そもそも入手すること自体が困難であり、仮に、入手できたとしてもコストが高いばかりか、舞い上がりやすいためにＥＰＤＭなどのエチレン・α−オレフィン共重合体ゴムとの混練作業などにおいてトラブルを発生させるおそれを有するためである。
さらに、超高分子量ポリエチレン粒子はエチレン・α−オレフィン共重合体ゴムよりも高弾性率であり、微視的には摺接面においてこの超高分子量ポリエチレン粒子に強い圧力が作用するため超高分子量ポリエチレン粒子を比較的大きなサイズで存在させることによって低摩擦係数特性が発揮され、優れた耐摩耗性が発揮されることを期待することができることも平均粒子径が５μｍ以上の超高分子量ポリエチレン粒子を採用する理由の一つである。
すなわち、本実施形態においては、ゴム板を製造容易なものとさせ得るとともに耐摩耗性の向上を図る目的において平均粒子径が５μｍ以上の超高分子量ポリエチレン粒子を使用している。
【００３１】
なお、高分子量ポリエチレン粒子の平均粒子径は、ＪＩＳ Ｚ８８０１−３に規定の電成ふるいを利用した篩い分け法（ｓｅｉｖｉｎｇ法）によって求められる。
【００３２】
このエチレン・α−オレフィン共重合体ゴム架橋物には、前記においても述べているように、実質的に無機フィラー、及び、カーボンブラックを含有させておらず、代わりに、超高分子量ポリエチレン粒子を補強のための成分として含有させているものではある。
そして、この超高分子量ポリエチレン粒子の機能、並びに、超高分子量ポリエチレン粒子とエチレン・α−オレフィン共重合体ゴムとの相互作用などに多大な影響を与え、本発明の効果が著しく損なわれない限りにおいては、材料コストの低減を図る目的で増量剤を加えたりしても良く、通常ゴムに配合される老化防止剤、加工助剤、加硫助剤などを含有させることが可能なものである。
【００３３】
このようなエチレン・α−オレフィン共重合体ゴムからなるゴム板を形成させてインクジェットプリンタのクリーニング部材やスクリーン印刷に用いるスキージといった摺接部材を形成させる方法としては従来公知の方法を採用することができる。
【００３４】
例えば、エチレン・α−オレフィン共重合体ゴム、超高分子量ポリエチレン粒子、架橋剤（有機過酸化物）、ならびに、必要に応じて共架橋剤をバンパリーミキサーやニーダーを用いて混練してカレンダーロールや三本ロールなどのロール設備でシーティングし、得られたシートを加熱してエチレン・α−オレフィン共重合体ゴム架橋物からなる所定厚みの架橋シートを作製し、この架橋シートのエッジ部を高速カットによって精度良く加工して板状のゴム板を作製して、支持金物に取り付けてクリーニング部材やスキージとすることができる。
さらに、必要であれば、支持金物に取り付けた後に、さらにエッジ部の精度を向上させるべく、研磨加工などを施してもよく、その他にも、従来、インクジェットプリンタのクリーニング部材やスクリーン印刷用スキージの製造において行われている各種の調整を行うこともできる。
【００３５】
このようにして得られるクリーニング部材やスキージは、耐摩耗性に優れることから、無機フィラーやカーボンブラックの脱落やそれ以外の摩耗粉の発生などによって、インクジェットノズルやメッシュスクリーンの目詰まりを発生させるおそれが低く、しかも、ＥＰＤＭなどのエチレン・α−オレフィン共重合体ゴムが使用されているため、例えば、ホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、スルホラン、２−ピロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ−ビニル−２−ピロリドン、２−オキサゾリドン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン、アセトニトリル、アセトンなどの極性溶剤が使用されたインクなどに対して優れた耐性を示すことになる。
【００３６】
すなわち、前記クリーニング部材や前記スキージは、耐溶剤性と耐摩耗性との両方に優れた摺接部材であるということができる。
また、インクジェットプリンタのノズルヘッドには、インクとの濡れ性を低下させインクのハジキを向上させるためのコーティングが施されたりする場合があるが、前記クリーニング部材は、カーボンブラックや無機フィラーが実質的に含有されていないために、このようなコーティングを傷つけてしまうおそれも低い。
【００３７】
なお、本発明は、その対象が前記クリーニング部材や前記スキージに限定されるものではなく、耐摩耗性と耐溶剤性との両立が求められている摺接部材に広く適用が可能なものである。
例えば、電子写真プロセスの感光体や転写ベルトのクリーニングブレードなどといった摺接部材も本発明の意図する範囲のものである。
【実施例】
【００３８】
次に実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３９】
摺接部材を以下のようにして作製しそれぞれ評価を行った。
（比較例１、２）
比較例１では、従来、インクジェットヘッドのクリーニング部材として使用されているポリエーテル系ポリウレタンで表１に示す物理特性を有する板状の弾性体を作製し、比較例２では、コハク酸ポリエステル系ポリウレタンで表１に示す物理特性を有する板状の弾性体を作製した。
また、板状弾性体のエッジ部（摺接面）は、高速カットによって形成させた。
これらは、表１に示すように耐溶剤性が低くメチルセロソルブやＮ−メチル−２−ピロリドンなどによって膨潤されたためインクジェットプリンタのクリーニング部材としての評価は実施しなかった。
一方で、板状弾性体を用いてスキージを作製し耐摩耗性の評価を行った。
【００４０】
（比較例３〜５）
比較例３、４では、カーボンブラックを補強材として利用したエチレン・α−オレフィン共重合体ゴム架橋物（ＥＰＤＭ架橋物）でゴム板を形成させ、このゴム板でインクジェットプリンタのクリーニング部材を形成させるとともにスクリーン印刷用スキージを作製した。
比較例５では、カーボンブラックに代えて超高分子量ポリエチレン粒子を配合しこれを硫黄架橋させたＥＰＤＭ架橋物でゴム板を形成させクリーニング部材及びスキージを作製した。
なお、比較例３では、ＥＰＤＭ（ダウ ケミカル Ｎｏｄｅｌ ＩＰ ４６４０）１００質量部に対してファーネスブラック（ＦＥＦ）を５０質量部含有させ、比較例４では、サーマルブラック（ＭＴ）を９０質量部含有させてゴム板を作製した。
【００４１】
（実施例１〜６）
実施例１〜６では、表１に示すように、カーボンブラックに代えて超高分子量ポリエチレン粒子を配合しこれを有機過酸化物（ジクミルパーオキサイド）架橋させたＥＰＤＭ架橋物でゴム板を形成させ、クリーニング部材及びスキージを作製した。
なお、表１に示す通り、この実施例１〜６では、平均粒子径が５μｍ、１０μｍ、１５μｍの３種類の超高分子量ポリエチレン粒子（ＵＨＭＰＥ）を用いたが、この内、平均粒子径が１５μｍのものは、平均粒子径２５μｍの市販品（後述の比較例６に使用したもの）を分級することにより平均粒子径が１５μｍとなるように調整したものであり、５μｍのものは、平均粒子径１０μｍの市販品を分級して作製したものである。
【００４２】
（比較例６）
比較例６では、平均粒子径が２５μｍと市販の粒径の大きな超高分子量ポリエチレン粒子を用いたこと以外は実施例４と同様にクリーニング部材及びスキージを作製した。
【００４３】
（実施例７、比較例７）
実施例７では実施例１と同じく平均粒子径が１０μｍの市販の超高分子量ポリエチレン粒子を用いつつもＥＰＤＭ架橋物に占める割合が５９体積％となるように大量配合させた。
比較例７では、さらに、超高分子量ポリエチレン粒子を増量して７０体積％となるようにした。
これらのＥＰＤＭ架橋物でゴム板を形成させ、クリーニング部材及びスキージを作製した。
なお、比較例７では、シーティングができなかったため、評価を実施しなかった。
【００４４】
（評価方法）
（物理特性）
各実施例、比較例において作製した厚み２ｍｍのゴム板は、ＪＩＳ Ｋ６２５３に基づく「硬度（タイプＡデュロメータ硬さ）」、ＪＩＳ Ｋ６２５１に基づく「引張強さ」と「切断時伸び」、ＪＩＳ Ｋ６２７３に基づく「定伸長引張永久ひずみ」の測定を実施した。
結果を、表１に示す
【００４５】
（耐溶剤性：膨潤）
各実施例、比較例において作製した厚み２ｍｍのゴム板を一辺１５ｍｍの正方形に切断して耐溶剤性の評価試料を作製した。
この試料を、４０℃に加熱したメチルセロソルブに７２時間浸漬させた場合の質量増加と４０℃に加熱したＮ−メチル−２−ピロリドンに７２時間浸漬させた場合の質量増加とを測定し、初期試料の質量に対する試験後の質量増加の割合を百分率で算出した。
【００４６】
（エッジ部の摩擦係数）
エッジの摩擦係数は、各実施例、比較例において作製されたゴム板（厚み２ｍｍ）を略水平に配されたＳＵＳ板の表面（上面）に接触させつつ当該ＳＵＳ板を水平方向に移動させ、その際の水平方向荷重を表面性測定機（ヘイドン）で測定することによって求めた。
具体的には、２０ｍｍ長さのゴム板に全体１００ｇｆの荷重を加えＳＵＳ板の移動方向と直交する方向に２０ｍｍの長さで接するように配置し、しかも、前記ゴム板がＳＵＳ板が移動する方向とは逆側においてＳＵＳ板の表面となす角度が２５度となるようにゴム板を傾けてＳＵＳ板の表面にそのエッジ部を接触させた状態でゴム板を配し、ＳＵＳ板を１５００ｍｍ／ｍｉｎの速度で移動させた際に生じる水平方向荷重を垂直方向荷重（１００ｇｆ）で除して摩擦係数（μ）を求めた。
【００４７】
（エッジ部の凹凸）
エッジ部が真上になるようにゴム板を４５度に傾斜させて配置し、ミツトヨ社製の表面粗さ計（商品名「サーフテスタＳＶ３０００」）を用いて、エッジ部に沿って０．６ｍｍ／ｓｅｃの速度で表面粗さ測定（測定条件、λｃ：０．８ｍｍ、λｓ：２．５μｍ）をして、「最大高さ粗さ（Ｒｚ）」を求めた。
なお、測定区間はゴム板の両端１ｍｍを除く全長とし、この間に観察された「最大高さ粗さ（Ｒｚ）」が３μｍ以下の場合を「○」、３μｍを超え７μｍ以下の場合を「△」と判定し、１０μｍを超えるものを「×」と判定した。
【００４８】
（クリーニング部材としての性能評価）
各実施例、比較例で作製したクリーニング部材を市販のインクジェットプリンタのクリーニング部材と交換し、該インクジェットプリンタを使用して１００００枚の印刷を実施した後に、ファイバースコープによりノズルヘッドの撥水コートの状態を確認するとともにクリーニング部材のエッジ部の状態を確認した。
【００４９】
（スキージとしての性能評価）
市販のスクリーン印刷機を用い、インク介在下で、実際に印刷を行い、５０００枚印刷した後のスキージ表面を観察することにより耐摩耗性を評価した。
なお、明らかに摩耗しているものを「×」と判定し、やや摩耗していると見られるものを「△」、殆ど摩耗していないものを「○」として判定した。
結果を、表１に示す。
【００５０】
【表１】
【００５１】
上記のように、従来のポリウレタン性の摺接部材（比較例１，２）では高極性溶剤による膨潤が大きい。
また、カーボンブラックを使用したもの（比較例３，４）は耐摩耗性に著しく劣る結果となった。
【００５２】
一方で、実施例１〜７は、耐溶剤性に優れ膨潤も小さく、耐摩耗性に優れる。
このことから、超高分子量ポリエチレン粒子がＥＰＤＭと強固に結合した架橋物が形成されていることがわかる。
そして、これらの実施例に係る摺接部材は、無機フィラーやカーボンブラックのような補強材を実質的に含まず、比較的ソフトで滑性に優れる超高分子量ポリエチレン粒子を含有しているので、インクジェットプリナーのノズルヘッドのコーティングに損傷を与えないという良好なる結果も得られた。
また、スキージの摩耗試験の結果においても、実施例のものは耐摩耗性に優れる結果が得られた。
なお、この実施例１〜７における超高分子量ポリエチレン粒子の変量と硬度との関係からもわかるように、超高分子量ポリエチレン粒子の増減によって硬度の高低を調整しうることがわかる。
【００５３】
また、硫黄架橋したもの（比較例５）は、超高分子量ポリエチレン粒子とＥＰＤＭとの共架橋が生じないため、エッジ部を高速カットで形成した後のエッジ面から超高分子量ポリエチレン粒子が脱落しやすく、大きな凹凸ができて摺接部材としての十分な機能を発揮できていない。
【００５４】
比較例６は超高分子量ポリエチレン粒子の平均粒子径が大きいために高速カットされたカット面に超高分子量ポリエチレン粒子による影響が強く現れ、カット面の凹凸は部分的にではあるが、１０μｍ以上となり、摺接部材として十分な機能を有していない。
【００５５】
このことからも、本発明によれば、インクジェットプリンタのクリーニング部材やスクリーン印刷用スキージといった耐摩耗性と耐溶剤性とが求められる摺接部材が容易に提供されうることがわかる。
【符号の説明】
【００５６】
１：スキージ（摺接部材）、２：スクリーン版、１１：ゴム板、１１ｅ：エッジ部（摺接面）、２２：メッシュスクリーン（相手部材）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機フィラー、及び、カーボンブラックを実質的に含有しておらず、平均粒子径が５μｍ以上１５μｍ以下の超高分子量ポリエチレン粒子を２０体積％以上６９体積％以下の割合で含むエチレン・α−オレフィン共重合体ゴム架橋物によって相手部材に摺接される摺接面が形成されており、前記エチレン・α−オレフィン共重合体ゴム架橋物が、前記超高分子量ポリエチレン粒子を分散させたエチレン・α−オレフィン共重合体ゴムを有機過酸化物架橋させたものであることを特徴とする摺接部材。
【請求項２】
前記エチレン・α−オレフィン共重合体ゴム架橋物に占める前記超高分子量ポリエチレン粒子の割合が２０体積％以上５０体積％未満である請求項１記載の摺接部材。
【請求項３】
前記エチレン・α−オレフィン共重合体ゴムが、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体ゴムである請求項１又は２記載の摺接部材。
【請求項４】
前記摺接面の凹凸が１０μｍ以下である請求項１乃至３のいずれか１項に記載の摺接部材。
【請求項５】
インジェットプリンタのノズルヘッドを前記相手部材とするクリーニング部材であり、前記エチレン・α−オレフィン共重合体ゴム架橋物のＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠したタイプＡデュロメータ硬さが６０以上８０以下である請求項１乃至４のいずれか１項に記載の摺接部材。
【請求項６】
スクリーン印刷用スクリーンを前記相手部材とするスキージであり、スクリーンで前記エチレン・α−オレフィン共重合体ゴム架橋物のＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠したタイプＡデュロメータ硬さが７０以上９０以下である請求項１乃至４のいずれか１項に記載の摺接部材。
【請求項１】
無機フィラー、及び、カーボンブラックを実質的に含有しておらず、平均粒子径が５μｍ以上１５μｍ以下の超高分子量ポリエチレン粒子を２０体積％以上６９体積％以下の割合で含むエチレン・α−オレフィン共重合体ゴム架橋物によって相手部材に摺接される摺接面が形成されており、前記エチレン・α−オレフィン共重合体ゴム架橋物が、前記超高分子量ポリエチレン粒子を分散させたエチレン・α−オレフィン共重合体ゴムを有機過酸化物架橋させたものであることを特徴とする摺接部材。
【請求項２】
前記エチレン・α−オレフィン共重合体ゴム架橋物に占める前記超高分子量ポリエチレン粒子の割合が２０体積％以上５０体積％未満である請求項１記載の摺接部材。
【請求項３】
前記エチレン・α−オレフィン共重合体ゴムが、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体ゴムである請求項１又は２記載の摺接部材。
【請求項４】
前記摺接面の凹凸が１０μｍ以下である請求項１乃至３のいずれか１項に記載の摺接部材。
【請求項５】
インジェットプリンタのノズルヘッドを前記相手部材とするクリーニング部材であり、前記エチレン・α−オレフィン共重合体ゴム架橋物のＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠したタイプＡデュロメータ硬さが６０以上８０以下である請求項１乃至４のいずれか１項に記載の摺接部材。
【請求項６】
スクリーン印刷用スクリーンを前記相手部材とするスキージであり、スクリーンで前記エチレン・α−オレフィン共重合体ゴム架橋物のＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠したタイプＡデュロメータ硬さが７０以上９０以下である請求項１乃至４のいずれか１項に記載の摺接部材。
【図１】
【公開番号】特開２０１２−２１０８８（Ｐ２０１２−２１０８８Ａ）
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１６０７１６（Ｐ２０１０−１６０７１６）
【出願日】平成２２年７月１５日（２０１０．７．１５）
【出願人】（０００００５０６１）バンドー化学株式会社 (429)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月１５日（２０１０．７．１５）
【出願人】（０００００５０６１）バンドー化学株式会社 (429)
【Ｆターム（参考）】
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